تولید انرژی از علف‌های هرز در ایرلند

 

 

 

 

صبح بخیر: انرژی‌های فسیلی تجدید ناپذیر، در حال تمام شدن هست و هزینه استخراجان ها و معضلات زیست محیطی روز افزونشان، مشکلاتی را برای دارنده گانف صادر کنندگان و مصرف کنندگان این نوع انرژی‌های آلاینده، ایجاد کرده است. بسیاری از کشورهای جهان، به سمت سوخت‌های پاک رفته‌اند که علاوه بر آثار زیست محیطی کم، تجدید پذیر و ارزان هستند. یکی از این روش‌ها، استفاده آر انرژی خورشیدی برای گرمایش و سرمایش و حتی استفاده از گیاهان، در تولید انرژی هست.


تولید سوخت پاک از گیاهان، یکی از مهم‌ترین موضوعات در توسعه پایدار و انرژی‌های تجدید پذیر هست که کشورهای شمال اروپاف توجه ویژه ای به ان دارند. ایرلند، در غربی‌ترین نقطه اروپا، به دلیل دشت‌های وسیع و آب و هوای مستعد برای کشاورزی، در زمینه تولید سوخت‌های پاک، فعالیت‌های زیادی انجام داده است. اخیراً، پروژه تولید انرژی از محصول میسکانتوس در دوبلین، به عنوان روشی برای تولید انرژی پاک، در دستور کار قرار گرفته است. یورونیوز گزارش داد، زمینی بایر، بی بنیه، غیر قابل کشت در نزدیکی سواحل رودخانه بارو در ایرلند می‌تواند راهگشای یک انقلاب دیگر در زمینه انرژی برای دانشمندان در پروژه تحقیق اروپایی باشد.

 جان فینان، پژوهشگر محصولات در این مورد می‌گوید: «محصول میسکانتوس می‌تواند انتخاب خوبی به عنوان یک محصول انرژی زا باشد زیرا نه تنها به عنوان یک زیست توده، بازده بالایی دارد بلکه دارای ساز و کاری است که بر اساس آن در شیوه استفاده‌اش از آب و مواد مغذی بسیار مقتصد است. در نتیجه حجم بالایی از محصولات زیست توده ای یا انرژی را با مصرف مقدار کمی از انرژی تولید می‌کند.»

محصولاتی همچون میسکانتوس در زمین‌های حاشیه ای بسیار خوب رشد می‌کنند. در عمل آن‌ها به قدری خوب رشد می‌کنند که رشد و تولید آن‌ها حتی از محصولات مشابه در زمین‌های خوب کشاورزی هم بیشتر و بالاتر است. میسکانتوس، علف‌های بومی مناطق نیمه استوایی هستند که در مناطق اروپایی با آب و هوای مرطوب، با مشکل رو برو می‌شود. دانشمندان فعالیت فتوسنتز میسکانتوس را مشاهده کردند تا شرایط محیط ایده آل برای رشد زیست توده را ارزیابی کنند. با این حال اصل میسکانتوس بیشتر به آسیا و آفریقا بر می‌گردد و کشت آن در اروپا با چندین چالش آب و هوایی روبرو است.

البته ایرلند، برای حل این معضل، راه حل‌هایی پیدا کرده است. دکتر مانفرد کلاس، زیست شناس مولکولی گیاهان و فیزیولوژیست می‌گوید: «شرایط سرد در دوران بهار و پائیز بویژه در قسمت‌های شمالی اروپا می‌تواند فرایند فتوسنتز را محدود کند. به همین دلیل ما تلاش می‌کنیم تا نمونه‌های ژنتیکی مشابه بیابیم که می‌توانند فتوسنتز بهتری را در این شرایط انجام دهند.»
 

 نیتروژن مایع نیز بخشی از این جستجو برای یافتن کارآمدترین انرژی علفی است. دانشمندان از نیتروژن مایع برای مطالعه رازهای ژنتیکی انواع مختلف علف‌ها و برای تشخیص علف‌هایی که با هوای نامتعادل، سیلاب‌ها و خشکسالی سازگارتر هستند، استفاده می‌کنند.

 تیبو میشل، فن شناس زیستی می‌گوید: «ما گیاهان را آسیاب می‌کنیم. سپس با استفاده کلروفرم دست به استخراج دیان ای می‌زنیم. در نتیجه از یک طرف ما همهٔ بافت و پروتئین گیاه را خواهیم داشت و از طرف دیگر دیان ای مولکولی آن را خوهیم داشت. سپس ما با استفاده از این مولکول‌ها می‌توانیم کدهای دیان ای را که حروف کوچک تشکیل دهنده دیان ای هستند، مطالعه کنیم. این امر اجازه می‌دهد که ما گیاهانی را که برایمان جالب هستند، انتخاب کنیم.»


 به گفته دانشمندان هدف نهایی، تهیه الگوهای محصولی روشنی است که به کشاورزان اروپایی کمک می‌کند تا این علف‌ها را به شیوه ای قابل رقابت به بازار انرژی، بویژه بازار سیستم‌های گرم کننده، ارائه کنند. سوزان بارِت، دانشمند گیاهان و هماهنگ کننده پروژه گراس مارجینز می‌گوید: «ما برای کشاورزی کاربردی و شیوه‌های کشت علف‌های زیست-توده ای بهینه سازی کردیم. ما همچنین روشی را برای خشک کردن این علف‌های زیست-توده ای به شیوه ای مؤثر ایجاد کردیم، امری که خود مشکلی بزرگ در خط تولید بود.»

 در حالی که انتظار برای تبدیل این علف‌ها به یک راه حل واقعی تولید انرژی ادامه دارد داشمندان همچنین به ارزش افزوده ای که معتقدند به دست آورده‌اند، اشاره می‌کنند. این گونه از علف‌های هرز حجم زیادی از دی اکسید کربن را در راستای مقابله با تغییرات آب و هوایی جذب می‌کنند. مایکل جونز، استاد فیزیولوژی گیاهان در کالج ترینیتی دوبلین می‌گوید: «یکی از اتفاقاتی که در هنگام رشد این گیاهان می‌افتد این است که آن‌ها ذخیره ای از کربن بر روی زمین می‌سازند. این شیوه ای برای جداسازی کربنی است که از فضا می‌آید.»


برای کسب اطلاعات تکمیلی درباره این پروزه در ایرلند، به نشانی http://grassmargins.com مراجعه نمایید. از طریق این پرتال، می‌توانید با کارشناسانی که در این گزارش به ان ها اشاره شد در ارتباط بوده و اطلاعات تکمیلی کسب کنید.


تولید انرژی از علف هرز، سابقه ای در کشورهای مختلف جهان دارد. زیست توده یا بیومس (Biomass) یک منبع تجدید پذیر انرژی است که از مواد زیستی به دست می‌آید. مواد زیستی شامل موجودات زنده یا بقایای آن‌ها است. نمونه این مواد، چوب، زباله و الکل هستند. زیست توده معمولاً شامل بقایای گیاهی است که برای تولید الکتریسیته یا گرما به کار می‌رود. برای مثال بقایای درختان جنگلی، مواد هرس شده از گیاهان و خرده‌های چوب می‌توانند به عنوان زیست توده به کار گرفته شوند. زیست توده به مواد گیاهی یا حیوانی که برای تولید الیاف و مواد شیمیایی به کار می‌روند نیز اطلاق می‌گردد.

زیست توده شامل زباله‌های زیستی قابل سوزاندن هم می‌شود، اما شامل مواد زیستی مانند سوخت فسیلی که طی فرایندهای زمین شناسی تغییر شکل یافته‌اند، مانند زغال سنگ یا نفت نمی‌شود. اگرچه سوخت‌های فسیلی ریشه در زیست توده‌های موجود در زمان بسیار قدیم دارند، به دلیل اینکه کربن موجود در آن‌ها از چرخه زیستی طبیعت خارج شده است و سوزاندن آن‌ها تعادل دی اکسید کربن موجود در جو را به هم می‌زند، عنوان زیست توده به آن‌ها اطلاق نمی‌گردد.

در واقع بیومس منبع عمده تولید انرژی در تاریخ تمدن بشر بوده است. هیزم شناخته شده ترین و متداول‌ترین نوع سوخت بیومس است. در هندوستان و کشورهای دیگر و برخی روستاهای ایران از فضولات گاو برای تولید سوخت و حرارت استفاده می‌شود. ) همچنین بقایای گیاهی (علف هرز) در شمال ایران در بعضی از مناطق روستایی «استان مازندران» به عنوان سوخت استفاده می‌شود.

در کشورهای شمال اروپا از جمله اسکاتلند پیت که نوعی مواد گیاهی فشرده است فراوان است و برای سوخت حرارتی و آشپزی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در حال حاضر هنوز بیش از 1 میلیارد نفر از مردم جهان چوب را به عنوان منبع عمده سوخت برای تولید گرما و آشپزی مصرف می‌کنند. منابع عمده سوخت بیومس عبارت‌اند از محصولات جنگلی محصولات کشاورزی و ضایعات قابل سوختن شهری.


استحصال انرژی از منابع زیستی، ارزان‌ترین راهکار بین روش‌های مذکور بوده و به کمترین سرمایه اولیه نیاز داشته و هزینه نگهداری آن تقریباً صفر است. منابع زیست توده شامل پوشش‌های گیاهی، باقی مانده محصولات کشاورزی، مدفوع حیواناتی چون گاو، زباله‌های آشپزخانه و گیاهان آبزی می‌باشند که همگی آن‌ها به وفور در طبیعت یافت شده و در تمام طول سال نیز در دسترس‌اند. ساخت دستگاهی برای کشت زیست توده نیز با حدود ۲۰۰ دلار هزینه میسر است.

در یک سال بارانی، علف‌های هرز در همه جا رشد می‌کنند؛ در کنار جاده‌ها، داخل مزارع، باغ‌ها و... برخی افراد علاقه ای به این علف‌ها ندارند و آن‌ها را کنده و دور می‌اندازند، برخی کشاورزان نیز از سمومی برای از بین بردن این علف‌ها استفاده می‌کنند. در این شرایط شما می‌توانید علف‌های دور ریخته شده را جمع آوری کرده و مراحل گرفتن سوخت و انرژی از آن‌ها را شروع کنید.


سؤال ابتدایی این است که به چه روشی می‌توان از علف هرز انرژی تولید کرد؟ پاسخ، روش کشت بی هوازی علف‌ها هست که باعث می‌شود آن‌ها تجزیه شده و گاز متان متصاعد شود. متان گازی بی رنگ و بدون بو است که قابل اشتعال در طبیعت است. نتیجتاً می‌توان از آن جهت روشنایی، پخت و پز، گرمایش، سوخت وسایل نقلیه و راه اندازی ژنراتورهای مولد الکتریسیته بهره برد.

فرآیند زیست گاز (تولید گاز از محصولات حیوانی و گیاهی موجود در محیط زیست) شامل سه مرحله است: هیدرولیز، پیدایش اسید (تخمیر) و پیدایش متان. انواع مختلفی از باکتری‌ها در این مراحل دخیل بوده و باعث می‌شوند علف تبدیل به انرژی شود.
 

علاوه بر علف‌های هرز، قارچ‌ها نیز می‌توانند تولید انرژی کنند. یک قارچ مخمر جدید باقیمانده گیاهان را به اتانول تبدیل می‌کند و بدین ترتیب روند جستجوی سوخت‌های زیستی نسل دوم را پیش می‌برد. بشر دلایل خوبی برای درک دقیق عملکرد این مخمر دارد. این به اصطلاح مخمر نان که نام علمی آن‌ها ساکارومایسس سرویسیا است، هنگام پخت نان خدمات ارزشمندی انجام می‌دهد. علاوه بر غذا، این قارچ منحصر به فرد در آینده نزدیک جهت برآورده ساختن یک نیاز اساسی سوم و مدرن مورد استفاده قرار خواهد گرفت: «راندن خودرو». الکل اتانول که توسط این قارچ تولید می‌شود، یک جایگزین دوستدار محیط زیست برای بنزین است. گروهی از محققان آمریکایی این تک سلولی را به میکروارگانیسمی مجهز کرده‌اند که به طور بسیار کارایی این سوخت را از کاه و دیگر بازمانده‌های گیاهی تولید می‌کند.

بدین ترتیب گام بزرگی در جهت پیشرفت روند جستجوی سوخت‌های زیستی نسل دوم برداشته می‌شود. این امر می‌تواند منتقدانی را که در حال حاضر با سوخت زیستی موجود کنونی مخالف هستند، آرام کند. زیرا سوخت کنونی که اغلب از ذرت، گندم یا دیگر غلات خوراکی تولید می‌شود، باعث افزایش قیمت مواد غذایی می‌شود. به علاوه انرژی حاصل از گیاهان به هیچ وجه بی تأثیر بر آب و هوا نیست.